Рядом с красным Ан-2

Разработка устройства контроля выхлопных газов авиадвигателя АШ-82Т

Уважаемые друзья, назрела необходимость в Вашей помощи. Среди читающих наш блог восстановления самолёта наверняка есть опытные электронщики. Вот как раз к ним и хочется обратиться за помощью в создании системы контроля температур выхлопных газов.

Вмешательства в конструкцию планера самолета, а также двигателей Ил-14 не требует – они проверены десятилетиями эксплуатации этих машин в тяжелых условиях. Но чего не было во времена проектирования этого самолета – это возможности разработать средства объективного контроля за состоянием двигателя, таких как температура выхлопных газов (EGT), а также определить возникновение детонации. К слову сказать, не было подобных средств и на западных самолётах того же времени.
Все управление впрыском и формированием горючей смеси реализовано на механических связях. Из "мониторинга" двигателей у АШ-82Т -термопары замеряющие температуру головок двух цилиндров (2 и 5, где стоят главные шатуны). При превышении температуры на которых в кабине загораются контрольные лампы "Задир поршня".

http://img-fotki.yandex.ru/get/5004/40016362.13b/0_7f565_c55bcbb5_L.jpg

Иностранные датчики

Может возникнуть вопрос, зачем нужно знать температуру выхлопных газов на выходе из каждого цилиндра? Ответ простой – по ней можно судить о степени сгорания смеси и контролировать состояние двигателя. При обеднении смеси эти данные позволят предотвратить возможный перегрев и прогорание выпускных клапанов.

Также во время наземного опробывания двигателей можно проверить работу передних и задних свечей. В чеклисте присутствует проверка магнето, во время которого из положения "Сумма" оно переключается в "Переднее" и "Заднее". Соответственно, одна из свечей при этом выключается. Если возникает ситуация, что из двух свечей нерабочая, то это определится по падению температуры выхлопных газов.

Теперь возвращаемся снова к нашей задаче: готовых решений, которые можно приобрести и установить на Ил-14 – нет. Западные аналоги для двигателей Continental и Lycoming рассчитаны на 6 цилиндров – у нас же их 14 у каждого двигателя. Даже если использовать их, собирая из нескольких комплектов, получится толстый пучок проводов, который придется тащить из мотогондолы до кабины пилотов. А также стойка с приборами (как минимум 4 циферблата), параметры на которых будет практически невозможно контролировать.

В связи с этим возникла необходмость разработать свое устройство, отвечающее нашим потребностям. На него разработано следующее задание:

Блок-схема устройства:


http://img-fotki.yandex.ru/get/5004/40016362.13b/0_7f563_4c9aa5ba_orig.jpg

УСТРОЙСТВО КОНТРОЛЯ ТЕМПЕРАТУРЫ ВЫХЛОПНЫХ ГАЗОВ ДВИГАТЕЛЯ АШ-82Т

Требования к рабочим параметрам:

  • Диапазон напряжений питания: +23…+32В (типовое значение: +27В)
  • Диапазон рабочих температур: -40…+60C
  • Диапазон измеряемых температур выхлопных газов: 0…1300С
  • Погрешность измерения 10C

Требования к схемотехнике:

  • Схема должна обеспечивать одновременное измерение и отображение температур выхлопных газов для 14 цилиндров
  • Схема должна обеспечивать возможность установки верхнего порогового значения температуры выхлопных газов
  • Схема должна обеспечивать сравнение и индикацию превышения конкретными цилиндрами значения температурного порога и идентификацию или указание номеров этих цилиндров
  • Схема должна обеспечивать возможность использования температурных датчиков разных типов (с различными ЭДС) и простую перенастройку устройства для работы с ними
  • Схема должна обеспечивать определение выхода из строя температурного датчика и вывода информации об этом

Требования к индикации информации:

  • Отображение температур 14 цилиндров должно быть наглядным и позволять одновременно максимально быстро оценивать общее состояние температур всех 14 цилиндров по критериям нахождения температуры в нормальном диапазоне или выхода ее за предельное значение
  • Максимальное и минимальное значение температуры должно индицироваться в виде точного значения с указанием номера цилиндра, в котором измерено это значение
  • Выход из строя датчика измерения температуры должен быть немедленно идентифицирован и отображен

Требования к элементной базе:

  • Все элементы конструкции должны быть легкодоступны для замены и дешевы

Требования к конструкции:

  • Конструкция должна обеспечивать унификацию и допускать использование различных датчиков без существенных изменений
  • Конструкция должна обеспечивать быструю установку верхнего порогового значения температуры из кабины пилотов
  • Конструкция должна обеспечивать малую (до 3 метров) длину компенсационных проводов термопар (при их наличии)
  • Блоки конструкции, располагаемые в мотогондоле, должны быть пыле- влаго- защищенными, ударопрочными (выдерживать падение с высоты 1м) и вибростойкими (выдерживать виброускорения до 160 м/с2)
  • Оболочка и крепление соединительных и компенсационных проводов между датчиками и измерителями должны обеспечивать термоизоляцию от выпускных коллекторов и других нагретых частей двигателя и стойкость к вибрациям и многократным изломам проводов
  • Сборка блоков конструкции, монтаж и отладка устройства в целом должны быть простыми, доступными персоналу без специальной квалификации и не требовать специфического оборудования и материалов
  • Конструкция должна обеспечивать легкую (в течении одного часа одним человеком) замену датчика температуры при выходе его из строя

Варианты установки датчиков EGT на Lycoming


http://img-fotki.yandex.ru/get/5005/40016362.13b/0_7f564_4b7616a3_orig.jpg



АШ-82Т


http://img-fotki.yandex.ru/get/3611/vulkan-avia.d/0_3a95d_a3853bbc_orig.jpg

Установку термопар предлагается производить в компенсационных трубах (между приёмной трубой и выхлопным коллектором, в связи с их лёгким демонтажом и доработкой. Крепление термопары обязательно вворачиванием в резьбовую втулку, без всяких хомутов. Сами термопары желательно взять с реактивных двигателей по причине их надёжного крепления и высокого качества изготовления.

Кто может помочь, советом ли, или ввязаться в разработку данного устройства – пишите мне или нашему ведущему специалисту по электрике на Ил-14 Павлову Денису.

Мои координаты:
e-mail: vulkan-avia@mail.ru
моб.тел: +79262102604
jabber: a9262102604@gmail.com
skype: vulkan-avia

Денис:
e-mail:pavlov@jet.msk.su



 
Tags:
Buy for 100 tokens
Buy promo for minimal price.
Идея тов. rk23 использовать раздельные светодиоды мне кажется здравой с точки зрения эргономики, т.к. визуально будет проще оценивать общую картину - состояние цилиндра будет кодироваться не только цветом, но и геометрическим положением горящего индикатора.

Итак, получается, по полю индикации: 14 столбцов по 3 светодиода:

- жёлтый (холодно)
- зелёный (в норме)
- красный (перегрев)
- кнопка (вызов цифрового значения данного датчика на индикатор)

Плюс цифровой индикатор на 4 цифры, многофункциональный. Поскольку требуется точность порядка 10 градусов, то последний разряд можно не выводить, а всё время высвечивать там значение 0. Т.е. температуры будут всегда выводиться, округлёнными до десятка - +90, +130, +1220 и т.п. Это а) уменьшит мельтешение на индикаторе б) упростит устройство вывода данных на индикатор

Рядом с цифровым индикатором - тумблер на 2 положение: "Установка порога" и "Индикация". В положении "Установка" работают 2 доп. кнопки - "Уменьшение порога" и "Увеличение порога". При переводе тумблера в положение "Индикация" значение порога сохраняется в постоянной памяти как настройка. Нижний порог с пульта не устанавливаем.

Осталась функция индикации температуры наиболее горячего цилиндра. Что мне не нравится в предлагаемой вами схеме: вывод номера цилиндра и его температуры на индикатор -

- я не знаю специфики нагрева цилиндров. Если получится так, что все 14 датчиков будут иметь примерно одинаковую температуру, то "самым горячим" будет хаотично оказываться то один цилиндр, то другой, и тогда на индикации будет невнятное мельтешение цифр, которое мало чем сможет помочь. Тем более, что помех будет на измерительные каналы наверняка много, и значения температур будут "плясать".

Возможно, эту задачу следовало бы чуть-чуть переформулировать? Скажем, если в норме темп.цилиндров примерно равны, то лучше вычислять среднюю температуру и выводить именно её. И иметь некий "коридор допуска", скажем, "среднее плюс/минус 10%". Или 20%. Если показания датчика выбиваются из коридора, то его номер можно как-то отметить. Скажем, индикатор датчика с наибольшим отклонением "вверх" (?) может медленно мигать. Медленное мигание 1 индикатора (1 раз в секунду) возможно, съест меньше мозга, чем мельтешение цифр-номеров цилиндров.

Вообще, с миганием замечание тоже правильное, мне кажется, его следует ограничить либо явной аварией (перегрев цилиндра, тогда красный может часто моргать для привлечения внимания), либо использовать медленное мигание 1 датчика как индикацию его номера (наиболее горячего).

Ещё предложение - возможно, правильным было бы расположить эти приборы вне зоны основного внимания лётчика, а где-то сбоку. А с прибора вывести цепь зажигания штатной лампы "Задир поршня" - т.е. когда прибор фиксирует явную аварию (перегрев цилиндра), то штатная лампа загорается, а дальше - можно и на панель прибора поглядеть внимательнее.

Выход из строя датчика я бы не относил к аварийной ситуации, требующей немедленного привлечения внимания лётчика - всё равно если датчик оборван, ничего не сделаешь и не скажешь. А отображать его можно, скажем, одновременным зажиганием всех трёх индикаторов данного цилиндра - жёлтый/зелёный/красный.